风沙土条件下根层铺多孔膜的节水效果研究

为验证多孔膜的节水效果,重点考虑多孔膜的开孔度(30%、40%和50%)和埋深(10 cm、15 cm和20 cm)2种因素,以不铺多孔膜处理为对照,共计10个处理,立足于木耳菜盆栽试验,研究了风沙土条件下根层铺多孔膜的开孔度与埋深对木耳菜耗水特征的影响,结果表明:铺多孔膜各处理全生育期耗水量和耗水强度分别在72.34~92.82 mm和0.96mm/d~1.24 mm/d之间变化,整体较CK减少了6.22%~26.91%。表明风沙土条件下根层铺多孔膜具有较好的节水效果。铺多孔膜处理中,当开孔度或埋深一定时,除成熟期外,各生育阶段耗水量、耗水强度、全生育期耗水强度和耗水量均随着埋深或开孔度的增大先减小后增大。     

不同微润管埋深土壤水分入渗特性及对小白菜根系生长的影响

为探明微润灌条件下微润管不同埋深对土壤水分入渗及作物根系生长的影响,分别开展了室内土箱入渗试验和室外大棚小白菜种植试验,设置了3个不同埋深处理:T1(埋深10 cm)、T2(埋深15 cm)、T3(埋深20 cm),室内入渗试验考察不同微润管埋深对土壤水分累计入渗量、土壤湿润锋运移的影响,室外试验考察不同微润管埋深对小白菜主根长、主根直径、根体积、大于2 mm的一级侧根数等根系指标的影响。室内试验结果表明:3个处理单位长度微润管的累计入渗量都随着时间延长呈线性增加趋势,T2入渗速率最大,T3最小,T1、T2分别比T3大43.48%、67.55%;各埋深处理水平方向上的湿润锋向右运移规律和向左相同,T1、T2扩散速率要远大于T3,且T1T2;在湿润锋向上运移到达地表之前,各埋深处理湿润锋垂直向上和向下运移规律基本相同,重力作用影响不明显,扩散速率均为T1T2T3;湿润锋形状变化过程方面,T1由上下方向长度较大的椭圆逐渐过渡到水平方向长度较大的椭圆,T2为上下方向长度大于水平方向长度的椭圆,T3先为水平方向长度大于上下方向长度的椭圆,然后逐渐过渡到上下方向长度大于水平方向长度的椭圆。室外大棚试验结果表明:除主根长指标外,其余根系指标微润管各埋深处理均好于地面漫灌,且微润管埋深15cm时对小白菜根系发育最有利。研究成果可以为相关生产实践提供支持。     

玉米免储水灌全膜覆盖膜孔注水播种技术研究

通过对民勤地区玉米免储水灌全膜覆盖膜孔注水播种技术的试验,测定了免储水灌膜孔注水条件下玉米地棵间蒸发规律、土壤水分变化规律、玉米耗水规律及产量效应,并分析了不同注水量对玉米地土壤水分的影响.结果表明:采用免储水灌全膜覆盖膜孔注水播种玉米技术,可以抑制土壤蒸发量,全生育期棵间蒸发最小的处理较对照减少了35.82%,全生育期耗水量最小的处理较对照减少了56.58 mm,各处理平均耗水强度较对照减少了5.7%、平均产量增加了10.50%,平均水分利用效率提高了20.69%,处理后最高节水率为8.87%.     

香花豌豆地下滴灌毛管埋设深度试验研究

采用10、25、40 cm 3种地下滴灌带埋深,对香花豌豆田间土壤水分及香花豌豆生长进行了试验.结果表明,埋深25 cm的处理香花豌豆长势最好,滴水后地表部分被湿润,其日蒸发量为0.29 mm,是埋深10 cm的41.4%,地下最大湿润半径可达50 cm.另外,滴灌带铺设间距在100 cm以内可较好地满足作物需水要求,地下滴灌带埋深在30 cm左右可有效减少水分蒸发.     

膜孔灌充分供水多点源入渗特性试验研究

利用自行设计的点源入渗设备,对陕西杨凌地区的中壤土和沙壤土进行不同开孔率和膜孔直径在充分供水条件下的点源三维膜孔入渗室外试验,分析了累计入渗量与土壤质地、容重、开孔率和膜孔直径的关系。结果表明:在相同土壤质地、容重条件下,膜孔直径越大,膜孔累计入渗量越大;在膜孔直径相同情况下,平均入渗水深随开孔率的增大而增大;土壤容重越大,平均入渗水深越浅。     

蓄水坑灌条件下单坑坑壁蒸发试验研究

蓄水坑灌的坑壁蒸发是蓄水坑灌果园棵间蒸发的重要组成部分。用微型蒸渗仪测定坑壁蒸发量,对单坑内坑壁不同深度蒸发变化规律和不同坑深坑壁蒸发变化规律进行了试验研究。结果表明,灌溉后,蓄水坑坑壁蒸发强度随时间呈先增大后逐步减小;距地表不同深度的坑壁蒸发强度不同,随距地表距离增大而减小,但是坑深40 cm的蓄水坑变化并不明显;不同坑深同一深度处坑壁蒸发强度随时间的变化趋势一致,蒸发强度基本相等;坑深60 cm和坑深40 cm的单坑日蒸发量变化趋势一致,单坑日蒸发量随坑深增大而增大,前者坑壁累计蒸发量是后者的1.44倍。     

风沙土玉米地下滴灌毛管适宜埋深试验研究

为了探索风沙土地下滴灌毛管布置的适宜埋设深度,以雨养无灌溉作为对照处理,通过田间试验研究了不同毛管埋深(20、30、40 cm)对土壤水分分布、玉米生长和产量以及水分利用效率的影响。结果表明:与无灌溉相比,地下滴灌改善了土壤水分条件,玉米长势良好,WUE、产量及其构成均显著提高;与毛管埋深20 cm和40 cm相比,毛管埋深30 cm有利于土壤水分的合理分布,并获得最高产量和WUE,分别为8.1 t/hm~2和2.1 kg/m~3,但不同毛管埋深处理之间,玉米长势接近,产量构成、产量和WUE的差异均未达到显著水平,因此毛管埋深在20~40 cm范围内均是可行的,但综合考虑农业生产实际和经济性,在风沙土地区,玉米地下滴灌毛管适宜埋深建议为30 cm左右。     

辽宁地区潜水蒸发规律试验研究

文中通过试验研究得出,辽宁地区潜水蒸发为:①随地下水埋深的变化规律是当潜水埋深很小时,潜水蒸发随潜水埋深的增大而变化不大;②随土质特性变化的规律是在潜水埋深较浅时,土壤颗粒越粗,潜水蒸发量越大;③随作物生育期变化的规律是潜水蒸发量随着埋深的增大而减小;④随降雨变化的规律是潜水蒸发受降水影响,在地下水埋深小于1.0m范围内表现较为明显。     

降水补给地下水过程中包气带变化对入渗的影响

采用野外试验和室内试验方法，通过对不同降水量的入渗过程中岩土含水率和水势变化规律分析，发现入渗水流在包气带内下渗过程的岩土吸水、过水(即水分通量不变、且不等于零)和脱水的不同阶段，当岩土水势的梯度分别大于、等于和小于1cmH2O/cm(厘米水柱/厘米)时，岩土含水率分别表现为增加、稳定和减少。对包气带不同埋深的岩土含水率和水势变化特征分析表明，随着地下水位不断下降，包气带增厚对降水入渗补给地下水的影响程度和方式都发生改变。当包气带厚度小于潜水蒸发极限深度时，包气带的增厚使得岩土水分亏缺累积量增大，导致入渗速率和地下水获取的总入渗补给量减小；当包气带厚度大于潜水蒸发极限深度时，随着包气带厚度增大，入渗速率趋于稳定，无限时间内地下水获取的总入渗补给量不因包气带增厚而变化，但是有限时间内地下水获取的入渗补给量趋小。这是因为入渗途径的延长导致入渗所需时间增加，以至在有限时间内包气带内过剩的入渗水分尚未充分排出补给地下水。     

流动沙丘降雨入渗和再分配过程

本文通过野外监测和模拟降雨试验对流动沙丘降雨入渗补给、再分配过程和蒸发消耗几个方面作了定量研究。结果表明：科尔沁沙地流动沙丘0～200cm深度土壤层特性具有明显的垂直变化，0～20cm为表层干沙层；20～140cm为降雨影响变化层；140cm以下为深部稳定层。土壤入渗速率受降雨强度的控制，强度大，入渗也大，入渗深度与降雨量和降雨强度之间存在线性关系。湿润锋迁移速率在降雨开始较小，而后逐渐增大，达到峰值之后，又随时间而降低，最后趋于稳定。13.4mm的降雨是无效降水和补给地下水的分界点；≥20mm的降雨可使蒸发层土壤在再分配结束后达到最小持水量；≥50mm的降雨通过土壤水分的再分配可以使120cm深度土壤水分达到饱和持水量，进而下层进行饱和排水入渗。     

层状土壤条件下地下滴灌水氮运移模型及应用

基于土壤水分运动的动力学方程和溶质运移的对流-弥散方程,考虑地下滴灌灌水器流量随时间的变化,建立了层状土壤地下滴灌施用硝酸铵(NH4NO3)条件下水氮运移的数学模型。利用均质砂土(S)、均质壤土(L)、上砂下壤(SL)和砂土夹层(LSL)四种土壤的试验数据对模型进行了验证。结果指出,考虑土壤中灌水器流量随时间变化可稍改善土壤含水率和硝态氮的模拟精度。利用验证后的数学模型研究了灌水器流量(1.1、1.75和2.6L/h)、灌水器与犁底层相对位置对地下滴灌水氮分布的影响,模拟结果表明灌水器流量对含水率分布的影响不明显,但灌水器流量的增大可明显增加20~40cm土层硝态氮含量;灌水器与犁底层相对位置对水氮分布影响显著,灌水器位于犁底层中(埋深25cm)土壤表层干土层较薄、水氮向下运移深度较小,有利于减小土壤蒸发和避免水氮淋失。     

Effect of integrating straw into agricultural soils on soil infiltration and evaporation

Soil water movement is a critical consideration for crop yield in straw-integrated fields. This study used an indoor soil column experiment to determine soil infiltration and evaporation characteristics in three forms of direct straw-integrated soils (straw mulching, straw mixing and straw inter-layering). Straw mulching is covering the land surface with straw. Straw mixing is mixing straw with the top 10 cm surface soil. Then straw inter-layering is placing straw at the 20 cm soil depth. There are generally good correlations among the mulch integration methods at p < 0.05, and with average errors/biases <10%. Straw mixing exhibited the best effect in terms of soil infiltration, followed by straw mulching. Due to over-burden weight-compaction effect, straw inter-layering somehow retarded soil infiltration. In terms of soil water evaporation, straw mulching exhibited the best effect. This was followed by straw mixing and then straw inter-layering. Straw inter-layering could have a long-lasting positive effect on soil evaporation as it limited the evaporative consumption of deep soil water. The responses of the direct straw integration modes to soil infiltration and evaporation could lay the basis for developing efficient water-conservation strategies. This is especially useful for water-scarce agricultural regions such as the arid/semi-arid regions of China.     

无压条件下微孔陶瓷灌水器入渗特性模拟

为探究微孔陶瓷灌水器在地下灌溉的入渗特性,基于土壤水动力学原理,在前人对微孔陶瓷灌水器周围土壤水势分析的基础上,建立了无压条件下微孔陶瓷灌水器在土壤中的出流模型,并通过室内土桶试验验证了模型的准确性。结果表明:该文提出的出流模型可以较好地模拟无压条件下微孔陶瓷灌水器土壤中的出流现象。在0m工作水头下,灌水器周围土壤含水率变化是造成灌水器流量变化的根本原因,土壤含水率较低时,灌水器可以较大流量出流;随着灌溉的进行,土壤含水率逐渐增加,使得灌水器流量减小;当土壤含水率达到饱和后,灌水器就会停止出流。而当土壤水分耗散时,灌水器又可恢复出流,灌水器出流量与土壤水分耗散量基本相当,因此灌水器出流可以实时补充土壤水分。本研究可为微孔陶瓷灌水器的推广应用提供参考。     

包气带岩性结构对降雨入渗能力的影响

降水是鄂尔多斯盆地风沙滩地区地下水的主要补给来源之一,区内包气带岩性结构影响着降雨入渗补给地下水的过程。试验以该区两组均质结构(风积沙、风化砂岩)与两组层状"上粗下细"结构(风积沙-风化砂岩组、风积沙-淤泥质沙组)中水势和水量变化情况分析不同岩性中降雨入渗过程的差异性。结果表明:均质结构和层状"上粗下细"结构降雨入渗过程均呈线性变化过程,但是均质结构的累计入渗量为层状结构的1.5～3.0倍,更有利于降雨入渗;层状"上粗下细"结构中,岩性由粗到细水力梯度增大1.48～1.78倍,下覆细质土较大的水势梯度反映了其低渗性,且降水入渗过程与上覆粗质土无关,主要由下层细质土控制,下层细质土颗粒越细,入渗量越小,较细细质土的入渗量约为较粗细质土的0.66倍。研究结果对于提高鄂尔多斯盆地风沙滩地区水资源评价的准确性具有重要意义。     

膜缝沟灌技术要素试验研究

试验选择了膜缝宽度、土壤初始含水率、土壤密度及水深四个因素,通过四因素-三水平的正交试验设计方案,采用极差分析方法,以入渗速率和水平与垂向湿润锋推进距离的比值为评价指标,得出了适宜室内试验条件下膜缝沟灌较为合理的技术要素组合,即当初始含水率为9%、土壤密度为1.45g/cm3时,最优膜缝宽度为5 cm,最佳水深为12 cm。这对提高田间水利用率和灌溉水利用率,有一定的理论和实践意义。     

波浪在沙质海床上传播波长变化

沙质海床具有渗透性,会引起波浪的波长变化。基于线性波浪理论,采用Mendez提出的摄动方法,在已知波浪周期、水深和海床渗透系数的条件下,数值求解了渗透海床上的波浪色散方程,得到相应的波长,进而研究不同渗透系数和相对水深的沙质海床上波长的变化规律。结果表明,波浪在沙质海床上传播时的波长大于海床不可渗透的情况,且随着渗透系数的增大而增大;波浪在向岸传播过程中会发生浅水变形而波长减小,相比海床不可渗透的情况,沙质海床上的波长减小程度相对较小,这种现象随着相对水深的减小而愈加明显。因此,沙质海床的渗透性对波长的影响相当于1个“海床水深”Δh,它随渗透系数的增大和相对水深的减小而增大,当波浪在水深为h的沙质海床上传播时,其波长等于水深为h+Δh的不可渗透海床的波长。     

竖向条形锚板水平拉拔承载规律试验研究

针对竖向条形锚板的拉拔承载研究存在人为区分浅埋、深埋,且界定标准及对力学模型的对称性认识不统一等问题,为了理清锚板拉拔承载随埋深的演化机理,基于数字照相测量技术对砂土中竖向条形锚板的水平拉拔问题开展模型试验研究,就拉拔极限承载力及板前土体位移变形特性随埋深比的变化规律进行分析。试验研究采用自制试验装置开展了14种埋深比工况下的水平拉拔试验,并获得了相应的荷载位移曲线。试验过程中对板周区域进行拍摄,并通过数字图像分析技术构建拉拔过程中板周土体的位移场。结果表明:中密砂中竖向条形锚板的水平拉拔极限承载力随着埋深比的增加而增大,速率由快趋缓,归一化后的承载力比可用埋深比的二次多项式进行表达。随着埋深比的增大,极限拉拔下板前砂土的位移场形态总体上表现出由非对称逐渐向对称连续变化的规律,并可用上下包络角来反映;上包络角基本不随埋深比发生变化,始终保持在(π/4+φ/2)+π/2左右;下包络角则随着埋深比的增加非线性增大,并最终趋于和上包络角相等,范围介于π/2到(π/4+φ/2)+π/2之间。研究成果可为条形锚板水平极限拉拔力学模型的构建提供新的依据。     

东北寒区黑土稻田土壤水分剖面二维运动规律研究

为揭示东北寒区黑土稻田分层土壤水分二维运动规律,选择黑龙江省庆安灌溉试验站稻田土壤开展控制灌溉水层及地下水位条件下分层土壤与均质土壤室内入渗试验。设计装置分层收集侧渗水量,定量识别分层土壤垂直渗漏与侧向渗漏,并基于HYDRUS-2D软件建立水分二维运动模型。结果表明土壤水力特性参数反演效果较好,模型模拟值与实测值吻合;土壤的分层结构抑制了水分入渗,降低了水平侧渗速率及垂直渗漏速率,分层土柱犁底层基本无侧渗输出,耕作层与底土层稳定后的侧渗速率分别为0.007和0.023 cm/h。进行水量平衡分析,分层土柱入渗稳定后侧向渗漏占总渗漏的72.45%,主要通过底土层输出(63.42%);引入"单宽侧渗量"表示不同控制条件下土壤的侧渗输出,灌溉水层的增加显著增大了耕作层与底土层土壤的单宽侧渗量,控制灌溉水层有利于减少侧渗,提高用水效率;犁底层厚度增加主要贡献底土层的单宽侧渗量,反之,地下水位埋深增大则降低了底土层的单宽侧渗量,因此维持稻田适宜的犁底层厚度及地下水位埋深有利于减少深层渗漏损失。